RU2603684C1 - Method of forming hyperspeed metal compact element and cumulative casting device for its implementation (versions) - Google Patents
Method of forming hyperspeed metal compact element and cumulative casting device for its implementation (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603684C1 RU2603684C1 RU2015148085/03A RU2015148085A RU2603684C1 RU 2603684 C1 RU2603684 C1 RU 2603684C1 RU 2015148085/03 A RU2015148085/03 A RU 2015148085/03A RU 2015148085 A RU2015148085 A RU 2015148085A RU 2603684 C1 RU2603684 C1 RU 2603684C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cumulative
- insert
- recess
- charge
- explosive charge
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B1/00—Explosive charges characterised by form or shape but not dependent on shape of container
- F42B1/02—Shaped or hollow charges
- F42B1/028—Shaped or hollow charges characterised by the form of the liner
Abstract
Description
Изобретения относятся к области экспериментальной физики и могут быть использованы при исследовании высокоскоростного взаимодействия тел, например, при моделировании воздействия метеоритно-техногенных частиц на конструктивные элементы защиты космических аппаратов.The invention relates to the field of experimental physics and can be used to study the high-speed interaction of bodies, for example, when simulating the effects of meteorite-technogenic particles on the structural elements of spacecraft protection.
Для моделирования требуется разработка метающих устройств, позволяющих разгонять металлические компактные элементы (КЭ), массы и скорости которых соответствуют диапазонам возможных условий столкновений.For modeling, the development of throwing devices is required to accelerate compact metal elements (FE), the masses and speeds of which correspond to the ranges of possible collision conditions.
Известны способ и устройство двухступенчатого метания элемента (см. книгу под ред. Л.П. Орленко «Физика взрыва», т. 2, изд-во «Физматлит», М., 2002 г., стр. 40). Устройство состоит из баллистической установки (БУ) и кумулятивного заряда, который выстреливается из БУ. Сначала кумулятивный заряд с металлической облицовкой в поддоне разгоняется с помощью легкогазовой или пороховой баллистической установки, затем, с помощью взрывательного устройства, детонирует взрывчатое вещество (ВВ) кумулятивного заряда, в результате чего формируется компактный элемент.There is a known method and device of two-stage throwing of an element (see the book under the editorship of LP Orlenko “Explosion Physics”, vol. 2, publishing house “Fizmatlit”, M., 2002, p. 40). The device consists of a ballistic installation (CU) and a cumulative charge that is fired from the CU. First, the cumulative charge with a metal lining in the pan is accelerated using a gas or powder ballistic installation, then, using an explosive device, detonates the explosive substance (BB) of the cumulative charge, as a result of which a compact element is formed.
Основным недостатком способа и устройства двухступенчатого метания элемента является сложная система подрыва заряда ВВ в полете.The main disadvantage of the method and device of a two-stage throwing element is a complex system of detonating the explosive charge in flight.
Наиболее близкими к заявляемым способу и устройству являются кумулятивное метающее устройство и способ его работы, описанные в патенте РФ №2378606, МПК F42B 1/028 (2006.01), опубл. 10.01.2010, Бюл. №1. Кумулятивное метающее устройство содержит заряд взрывчатого вещества, устройство инициирования, осевую кумулятивную выемку, кольцевой металлический вкладыш с конической наружной поверхностью, закрепленный соосно внутри заряда ВВ. Заряд ВВ выполнен кольцевой формы, устройство инициирования снабжено металлическим диском, соосно закрепленным на свободной торцовой поверхности заряда ВВ. На наружной торцовой поверхности кольцевого вкладыша соосно ему закреплен с зазором относительно ближней торцовой поверхности заряда ВВ дополнительный конусообразный металлический вкладыш, обращенный вершиной конуса внутрь кольцевого вкладыша и внутрь заряда ВВ, а осевая кумулятивная выемка выполнена в форме полусфера-цилиндр на дополнительном вкладыше. Точки инициирования устройства инициирования расположены по кольцу на наружной боковой поверхности заряда ВВ.Closest to the claimed method and device are the cumulative throwing device and the method of its operation described in RF patent No. 2378606, IPC F42B 1/028 (2006.01), publ. 01/10/2010, Bull. No. 1. The cumulative throwing device contains an explosive charge, an initiation device, an axial cumulative recess, an annular metal insert with a conical outer surface, fixed coaxially inside the explosive charge. The explosive charge is made in a ring shape, the initiation device is equipped with a metal disk coaxially mounted on the free end surface of the explosive charge. On the outer end surface of the annular liner, an additional cone-shaped metal insert facing the tip of the cone inside the annular liner and the inside of the explosive charge is coaxially aligned with the gap relative to the near end surface of the explosive charge, and the axial cumulative recess is made in the form of a hemisphere-cylinder on an additional insert. The initiation points of the initiation device are arranged in a ring on the outer lateral surface of the explosive charge.
При помощи устройства инициирования по периферийной кольцевой поверхности подрывается заряд ВВ. Под действием давления продуктов взрыва происходит сжатие кольцевого вкладыша по направлению к оси устройства. При его взаимодействии с дополнительным конусообразным металлическим вкладышем в последнем генерируется маховская ударная волна (МУВ) высокой амплитуды, под действием которой осевая кумулятивная выемка в нем схлопывается, формируя высокоскоростную кумулятивную струю. Подобрав параметры выемки, можно получить утолщенную безградиентную головную часть струи, которую можно рассматривать как компактный элемент. Данные способ и устройство выбраны в качестве прототипа для заявляемых способа и устройства соответственно.Using an initiation device, the explosive charge is detonated along the peripheral annular surface. Under the influence of the pressure of the explosion products, the annular liner is compressed towards the axis of the device. When it interacts with an additional cone-shaped metal insert, a high-amplitude high-amplitude Mach wave (MSW) is generated in the latter, under the action of which the axial cumulative recess collapses in it, forming a high-speed cumulative jet. Having selected the parameters of the recess, it is possible to obtain a thickened gradientless head of the jet, which can be considered as a compact element. These method and device are selected as a prototype for the inventive method and device, respectively.
Основным недостатком этого способа метания и устройства является относительно невысокая скорость движения формируемого КЭ.The main disadvantage of this method of throwing and device is the relatively low speed of the formed FE.
Решаемой технической задачей является создание способа и устройства, позволяющих сформировать металлический компактный элемент с повышенной, по сравнению с прототипом, скоростью формируемого КЭ.The technical problem to be solved is the creation of a method and device that allows you to form a compact metal element with increased, compared with the prototype, the speed of the formed FE.
Ожидаемый технический результат - проведение экспериментальных исследований высокоскоростного взаимодействия КЭ с преградами в расширенном диапазоне скоростей.The expected technical result is experimental studies of the high-speed interaction of FE with obstacles in an extended speed range.
Технический результат достигается за счет того, что в заявляемом способе формирования гиперскоростного металлического компактного элемента, включающем инициирование осесимметричного трубчатого заряда взрывчатого вещества, формирование под воздействием маховской ударной волны кумулятивной струи с последующим выделением из нее компактного элемента, в отличие от прототипа, при формировании маховской волны создают две поверхности ударной волны (УВ), движущиеся под разными углами относительно оси заряда, при этом, угол наклона поверхности УВ у оси заряда больше, чем на его периферии.The technical result is achieved due to the fact that in the inventive method of forming a hyper-speed metallic compact element, including the initiation of an axisymmetric tube charge of an explosive, the formation of a cumulative jet under the influence of the Mach shock wave and subsequent release of a compact element from it, in contrast to the prototype, when the Mach wave is formed create two surfaces of the shock wave (SW), moving at different angles relative to the axis of the charge, while the angle of inclination of the surface The shock wave at the axis of the charge is greater than at its periphery.
Технический результат достигается также за счет того, что в заявляемом кумулятивном метающем устройстве, содержащем по первому варианту осесимметричный трубчатый заряд взрывчатого вещества с установленным соосно внутри него вкладышем, устройство инициирования с точками инициирования, расположенными по кольцу на наружной боковой поверхности заряда ВВ, осевую кумулятивную выемку в форме полусфера-цилиндр, в отличие от прототипа, вкладыш выполнен в виде сплошного цилиндра с осевой конической выемкой со стороны устройства инициирования, внутри выемки размещена коническая вставка, имеющая акустическую жесткость выше акустической жесткости вкладыша, направленная вершиной в направлении метания, а осевая кумулятивная выемка в форме полусфера-цилиндр выполнена на наружном торце металлического диска, закрепленного на свободной торцевой поверхности заряда ВВ.The technical result is also achieved due to the fact that in the inventive cumulative throwing device containing, according to the first embodiment, an axisymmetric tubular explosive charge with an insert coaxially mounted inside it, an initiation device with initiation points located along the ring on the outer side surface of the explosive charge, an axial cumulative recess in the form of a hemisphere-cylinder, unlike the prototype, the liner is made in the form of a continuous cylinder with an axial conical recess on the side of the initiating device , Positioned within the recess conical insert having an acoustic stiffness higher than stiffness of the acoustic liner, the vertex directed in the direction of throwing, and the cumulative axial recess in the form of a hemisphere, a cylinder formed at the outer end of the metal disk, mounted on the free end surface of the explosive charge.
Технический результат достигается также за счет того, что в заявляемом кумулятивном метающем устройстве по второму варианту, в отличие от прототипа вкладыш выполнен в виде сплошного цилиндра с осевой конической выемкой со стороны устройства инициирования, внутри конической выемки размещена коническая вставка, имеющая акустическую жесткость выше акустической жесткости вкладыша, направленная вершиной в направлении метания, при этом кумулятивная выемка выполнена во вкладыше со стороны свободной торцовой поверхности заряда ВВ и облицована металлом.The technical result is also achieved due to the fact that in the inventive cumulative throwing device according to the second embodiment, in contrast to the prototype, the insert is made in the form of a continuous cylinder with an axial conical recess on the side of the initiating device, a conical insert having acoustic rigidity higher than acoustic stiffness is placed inside the conical recess the insert directed by the apex in the direction of throwing, while the cumulative recess is made in the insert from the side of the free end surface of the explosive charge and face ana metal.
Формирование двух поверхностей ударной волны, движущихся под разными углами относительно оси заряда, при том, что угол наклона поверхности УВ у оси заряда больше, чем на его периферии из-за разной акустической жесткости материалов вкладыша и вставки, приводит к тому, что при достижении ударной волной вершины вставки на оси формируется ударная волна Маха, давление в которой существенно выше, чем может быть достигнуто при контактном подрыве заряда ВВ. Из-за наличия излома поверхности УВ угол ее схождения в районе оси выше, чем на периферии вкладыша. Это способствует быстрому росту диаметра МУВ и позволяет использовать заряды ВВ меньшей длины и, соответственно, массы.The formation of two surfaces of the shock wave moving at different angles relative to the axis of the charge, while the angle of inclination of the surface of the shock wave at the axis of the charge is larger than at its periphery due to the different acoustic rigidity of the materials of the liner and insert, leads to the fact that upon reaching the shock a wave of the insertion tip forms an Mach shock wave on the axis, the pressure in which is significantly higher than can be achieved by contact detonation of the explosive charge. Due to the presence of a break in the surface of the hydrocarbon, the angle of convergence in the region of the axis is higher than on the periphery of the liner. This contributes to the rapid increase in the diameter of the MSW and allows the use of explosive charges of shorter length and, accordingly, mass.
По первому варианту сформированной МУВ нагружается диск с выемкой в форме полусфера-цилиндр. Под действием высокого давления выемка схлопывается, формируя при этом высокоскоростную кумулятивную струю с утолщенной безградиентной головной частью, которая после отделения от менее скоростной растягивающейся в полете оставшейся части струи, представляет собой компактный элемент с более высокой скоростью.According to the first embodiment of the formed MUV, a disk with a recess in the form of a hemisphere-cylinder is loaded. Under the influence of high pressure, the recess collapses, forming a high-speed cumulative jet with a thickened gradientless head part, which, after being separated from the remaining part of the stream stretching in flight, is a compact element with a higher speed.
По второму варианту нагружение маховской ударной волной кумулятивной выемки, облицованной металлом, выполненной во вкладыше со стороны свободной торцевой поверхности заряда ВВ, приводит к формированию высокоскоростной кумулятивной струи с утолщенной безградиентной головной частью, которая после отделения от менее скоростной растягивающейся в полете оставшейся части струи представляет собой компактный элемент с более высокой скоростью.According to the second variant, loading of a cumulative recess, lined with metal, made in the liner from the side of the free end surface of the explosive charge, by the Mach wave, leads to the formation of a high-speed cumulative jet with a thickened gradientless warhead, which after separation from the remaining part of the jet stretching in flight is less compact element with higher speed.
Изобретения поясняются чертежами. На фиг. 1 изображено заявляемое устройство с кумулятивной выемкой в металлическом диске, на фиг. 2 - заявляемое устройство с кумулятивной выемкой, облицованной металлом, на фиг. 3 представлены результаты численных расчетов, поясняющие процесс формирования МУВ.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows the inventive device with a cumulative recess in a metal disk, FIG. 2 - the inventive device with a cumulative recess lined with metal, in FIG. Figure 3 presents the results of numerical calculations explaining the process of the formation of the MSS.
Кумулятивное метающее устройство по первому варианту (см. фиг. 1) состоит из устройства инициирования 1, представляющего из себя пенопластовый диск, на поверхность которого наклеен слой пластического ВВ с точками инициирования, расположенными по кольцу на наружной боковой поверхности заряда ВВ, заряда ВВ трубчатой формы 2 с вкладышем 4 (в данном примере выполнения из полиэтилена), выполненным в виде сплошного цилиндра с осевой конической выемкой со стороны устройства инициирования 1. Внутри выемки размещена коническая вставка 3 (из металла), имеющая акустическую жесткость выше акустической жесткости вкладыша 4, направленная вершиной в направлении метания, а осевая кумулятивная выемка 6 в форме полусфера-цилиндр выполнена на наружном торце металлического диска 5, закрепленного на свободной торцовой поверхности заряда ВВ 2.The cumulative throwing device according to the first embodiment (see Fig. 1) consists of an
В кумулятивном метающем устройстве по второму варианту (см. фиг. 2) кумулятивная выемка 6 выполнена во вкладыше 4 со стороны свободной торцовой поверхности заряда ВВ 2 и облицована металлом 7.In the cumulative throwing device according to the second embodiment (see Fig. 2), the
Заявляемый способ реализуется с помощью заявляемых кумулятивных метающих устройств следующим образом.The inventive method is implemented using the inventive cumulative throwing devices as follows.
При помощи устройства инициирования 1 по кольцевой поверхности инициируется трубчатый заряд ВВ 2. Детонационная волна генерирует в материалах конической металлической вставки 3 и вкладыша 4 сходящуюся коническую ударную волну, имеющую излом поверхности вследствие большей акустической жесткости материала конической вставки 3 по сравнению с акустической жесткостью вкладыша 4. При достижении УВ вершины конической металлической вставки 3, вследствие кумуляции УВ формируется маховская ударная волна. Из-за наличия излома поверхности УВ угол схождения УВ в районе оси больше, чем на периферии вкладыша 4, что приводит к быстрому росту диаметра МУВ и позволяет использовать заряды ВВ 2 меньшей длины, и, соответственно, массы. Сформированной МУВ нагружается металлический диск 5 с кумулятивной выемкой 6 (первый вариант заявляемого устройства). Под действием давления кумулятивная выемка 6 схлопывается, формируя высокоскоростную кумулятивную струю. Подобрав параметры металлического диска 5 и кумулятивной выемки 6, можно получить утолщенную безградиентную головную часть струи, которая представляет собой компактный элемент.Using the
При использовании кумулятивного метающего устройства по второму заявляемому варианту под действием давления МУВ металлическая облицовка 7 сходится к оси устройства, формируя высокоскоростную кумулятивную струю. Подобрав параметры металлической облицовки 7 осевой кумулятивной выемки 6, можно получить утолщенную безградиентную головную часть струи, которая представляет собой компактный элемент.When using the cumulative throwing device according to the second claimed embodiment, under the influence of the pressure of the
Заявляемые способ и устройства при массе заряда ВВ, близкой к массе заряда ВВ прототипа, позволяют увеличить скорость формируемого компактного элемента на величину ≈15%.The inventive method and device when the mass of the explosive charge is close to the mass of the explosive charge of the prototype, you can increase the speed of the formed compact element by ≈15%.
Таким образом, решается задача проведения исследований высокоскоростного взаимодействия КЭ с преградами в расширенном диапазоне скоростей.Thus, the problem of conducting research on the high-speed interaction of FE with obstacles in an extended speed range is solved.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015148085/03A RU2603684C1 (en) | 2015-11-09 | 2015-11-09 | Method of forming hyperspeed metal compact element and cumulative casting device for its implementation (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015148085/03A RU2603684C1 (en) | 2015-11-09 | 2015-11-09 | Method of forming hyperspeed metal compact element and cumulative casting device for its implementation (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2603684C1 true RU2603684C1 (en) | 2016-11-27 |
Family
ID=57774649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015148085/03A RU2603684C1 (en) | 2015-11-09 | 2015-11-09 | Method of forming hyperspeed metal compact element and cumulative casting device for its implementation (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2603684C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2587243A (en) * | 1946-10-16 | 1952-02-26 | I J Mccullough | Cutting apparatus |
RU2070707C1 (en) * | 1993-07-26 | 1996-12-20 | Центральный научно-исследовательский институт химии и механики | Blasting charge |
RU2113703C1 (en) * | 1993-10-12 | 1998-06-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики | Gear for dynamic loading |
RU2309367C2 (en) * | 2005-11-07 | 2007-10-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Федеральное агентство по атомной энергии-Агентство | Method and device for forming of compact component |
RU73727U1 (en) * | 2008-01-15 | 2008-05-27 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии-Агентства | COMPACT ELEMENT FORMING DEVICE |
RU2378606C1 (en) * | 2008-05-26 | 2010-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Cumulative launching device |
RU2412338C1 (en) * | 2009-12-07 | 2011-02-20 | Владилен Федорович Минин | Procedure and device (versions) for generation of high-velocity jet streams for perforation of wells with deep unlined channels and of large diametre |
-
2015
- 2015-11-09 RU RU2015148085/03A patent/RU2603684C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2587243A (en) * | 1946-10-16 | 1952-02-26 | I J Mccullough | Cutting apparatus |
RU2070707C1 (en) * | 1993-07-26 | 1996-12-20 | Центральный научно-исследовательский институт химии и механики | Blasting charge |
RU2113703C1 (en) * | 1993-10-12 | 1998-06-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики | Gear for dynamic loading |
RU2309367C2 (en) * | 2005-11-07 | 2007-10-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Федеральное агентство по атомной энергии-Агентство | Method and device for forming of compact component |
RU73727U1 (en) * | 2008-01-15 | 2008-05-27 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии-Агентства | COMPACT ELEMENT FORMING DEVICE |
RU2378606C1 (en) * | 2008-05-26 | 2010-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Cumulative launching device |
RU2412338C1 (en) * | 2009-12-07 | 2011-02-20 | Владилен Федорович Минин | Procedure and device (versions) for generation of high-velocity jet streams for perforation of wells with deep unlined channels and of large diametre |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8375859B2 (en) | Shaped explosive charge | |
US6622632B1 (en) | Polar ejection angle control for fragmenting warheads | |
KR20040054808A (en) | Projectiles possessing high penetration and lateral effect with integrated disintegration arrangement | |
US2892407A (en) | Shaped cavity explosive charge | |
CN111457794B (en) | Secondary detonation type cloud explosion warhead suitable for 300m/s falling speed | |
RU2378606C1 (en) | Cumulative launching device | |
RU2383849C2 (en) | Cumulative device | |
RU2603684C1 (en) | Method of forming hyperspeed metal compact element and cumulative casting device for its implementation (versions) | |
US3490374A (en) | Continuous rod warhead | |
RU2715939C1 (en) | Warhead of missile (versions) | |
SE529287C2 (en) | Ways to initiate external explosive charge and explosive charged action components therefore | |
RU2603660C1 (en) | Method of hyperspeed casting of metal element and cumulative casting device for its implementation | |
RU2309367C2 (en) | Method and device for forming of compact component | |
RU2553611C1 (en) | Method of forming compact metal element | |
RU2564283C1 (en) | Multipurpose shaped-charge projectile | |
RU2492415C1 (en) | High-explosive ammunition of directed action | |
US9638500B1 (en) | Fragmentation warhead with flexible liner | |
US7810431B2 (en) | Explosive charge | |
US3223037A (en) | Innerbody continuous rod warhead | |
RU2427785C1 (en) | High-capacity fragmentation projectile of directed action | |
CN110749248B (en) | Uniform scattering device and scattering method for damage evaluation microsystem in warhead | |
RU2645099C1 (en) | Detonation engine | |
RU2693207C1 (en) | Device for forming high-speed elongated fluted element, including self-winding element | |
RU2549505C1 (en) | Combined shaped lining for high-speed compact element formation | |
Kolpakov et al. | Simulation of the design process of the high-speed elongated aircrafts with variable form |